JP2003098892A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】この発明は、立ち上がり時間の短縮を図ると温
度制御が不能になった時に安全性に問題があるという課
題を解決しようとするものである。 【解決手段】この発明は、商用電源１６から電力供給を
受ける第１ヒータ３と、立ち上がり時にコンデンサ１７
から電力供給を受ける第２ヒータ４とを有し、コンデン
サ１７の静電容量と最高使用電圧は定着部材１及び／又
は加熱部材２が定着可能温度から記録媒体７の発火温度
に達する間にコンデンサ１７の電気エネルギーの大部分
が消費されるような静電容量と最高使用電圧としたもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シート状の記録媒
体上に形成されているトナー画像を該記録媒体に定着さ
せる定着装置、及び複写機、プリンタ、ファクシミリな
どの画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、複写機、プリンタ、ファクシミ
リなどの画像形成装置では、定着ローラに加圧ローラを
圧接した定着装置が多く用いられている。この定着装置
では、定着ローラ及び加圧ローラの少なくとも一方は熱
源としての定着ヒータにより加熱される加熱ローラと
し、温度検知素子により加熱ローラの表面温度が検知さ
れる。一般的には定着ヒータはハロゲンランプを用いた
ハロゲンヒータが使用されている。

【０００３】電源回路はＣＰＵ（中央演算装置）からの
制御信号に従って商用電源からハロゲンヒータへの通電
を制御し、ＣＰＵは温度検知素子からの温度検知信号に
よって加熱ローラの表面温度が予め設定された温度にな
るように制御信号を電源回路へ出力する。また、サーモ
スタットや温度ヒューズ等の安全装置は、電源回路に直
列に挿入されて加熱ローラ表面に近接して配設され、加
熱ローラ表面温度が所定の限界温度を越えた場合のみハ
ロゲンヒータへの給電を遮断する。画像形成装置の画像
記録部でトナー画像が転写された転写紙などのシート状
記録媒体は、定着装置の入口ガイドで案内されて回転中
の定着ローラ及び加圧ローラのニップ部で挟持搬送さ
れ、そこでトナー画像が加熱溶融されて定着される。

【０００４】近年の環境規制、環境保護意識の高まりか
ら、各種の画像形成装置は、不使用時には定着装置の定
着ヒータへの通電を遮断し、必要な時のみ定着ヒータへ
通電して、消費電力を低減することが行われている。こ
のような省エネルギー型の画像形成装置では、画像形成
時に、電源投入後に定着ローラの表面温度が即座に設定
温度まて達する必要があるが、通常は１本乃至複数本の
定着ヒータに同時に商用電源からの電力を供給している
ので、定着ヒータに投入する電力に一定の制限があっ
た。その上、定着ヒータがハロゲンヒータである場合、
立ち上がりまでに時間がかかった。

【０００５】このことの対策としては、従来のハロゲン
ヒータで定着ローラを加熱する方式では、肉厚を１ｍｍ
以下にする定着ローラ基体の薄肉化が行われている。こ
の定着ローラ基体の薄肉化により、定着ローラの熱容量
を軽減し、電源投入後に定着ローラを急速に設定温度ま
で立ち上げることができる。

【０００６】しかしながら、この定着ローラ基体の薄肉
化には、いくつかの問題がある。定着ローラ基体の薄肉
化は、定着ローラ基体の機械的強度が著しく低下し、定
着ローラのつぶれ、たわみなどの変形が生じやすくな
る。また、定着ローラの肉厚を小さくするほど技術的に
加工の難易度が上がり、高度な加工精度が要求されるこ
とにより、コスト高につながることにもなる。このよう
に、定着ローラ基体の薄肉化だけで高速な立ち上がりを
実現することには限界がある。

【０００７】このような問題を解決するために、定着ロ
ーラ基体の低熱容量化による消費電力ロスの低減とは逆
に、定着ヒータへの投入電力を商用電源から得られる電
力以上に上乗せたものとし、立ち上がりを高速化すると
いう定着装置が提案されている。

【０００８】例えば、特開平３−３６５７９号公報に
は、ヒータ駆動手段を介して電力の供給を受けることに
よって発熱するヒータを有する定着装置用の加熱装置に
おいて、上記ヒータ駆動手段は、充電可能な蓄電池と、
商用電源に接続されて該蓄電池を充電する充電器とを備
え、上記ヒータは、商用電源から電力の供給を受ける主
ヒータと、上記蓄電池から電力の供給を受ける補助のヒ
ータを有しており、上記蓄電池は、上記充電器と充電回
路を形成するような接続形態、または、上記補助のヒー
タと放電回路を形成する接続形態のいずれかに切換可能
に配設されていることを特徴とする定着装置用の加熱装
置が記載されている。この定着装置用の加熱装置では、
蓄電池の放電回路が形成されるような接続形態によっ
て、立ち上がり時間の短縮が図られる。

【０００９】実開昭６３ −１５０９６７号公報には、
電子写真プロセスによって転写紙上に転写された可視像
を加熱手段により定着させる定着装置において、交流電
源によって駆動される第１のヒータと、充電手段によっ
て充電されるバッテリーにより駆動される第２のヒータ
とを設けたことを特徴とする定着装置が記載されてい
る。

【００１０】特開平３−５７７９号公報には、メインヒ
ータ及びサブヒータを内蔵した加圧ローラを有する熱定
着装置を備えた作像装置であって、前記メインヒータの
加熱を行うメイン電源と、メイン電源のオン・オフを切
換える第１の切換手段と、前記サブヒータの加熱を行う
蓄電池と、蓄電池の充電を行う充電手段と、蓄電池とサ
ブヒータとの接続及び蓄電池と充電手段との接続を切換
える第２の切換手段と、前記加圧ローラの温度を検知す
る温度検出手段と、この温度検出手段の検出結果に基づ
き、前記第１、第２の切換手段の制御を行う制御手段と
を具備し、前記メイン電源により加熱される前記加熱ロ
ーラの温度が定着性に関連付けた基準温度に迄低下する
と、前記蓄電池を介して前記サブヒータの加熱を行う一
方、基準温度より高くなると、サブヒータの加熱を停止
するようにしたことを特徴とする作像装置が記載されて
いる。

【００１１】特開２０００−９８７９９号公報には、電
力の供給を受けることによって発熱するヒータと、この
ヒータに電力を供給するヒータ駆動手段とを有する定着
装置用加熱装置において、上記ヒータ駆動手段は、充電
可能な蓄電池と、商用電源から給電され前記蓄電池を充
電する充電器とを備え、前記ヒータは商用電源から電力
の供給を受ける主ヒータと、前記蓄電池から電力の供給
を受ける補助ヒータとを有し、前記蓄電池の充電を前記
主ヒータの消灯時に行うことを特徴とする定着装置用加
熱装置が記載されている。

【００１２】特開２０００−３１５５６７号公報には、
加熱部と主電源装置と補助電源装置とを有し、加熱部は
発熱体を有し主電源装置と補助電源装置から供給される
電力により発熱する加熱装置において、補助電源装置と
してコンデンサを用いることを特徴とする加熱装置が記
載されている。

【００１３】特開２０００−６６９２６号公報には、ト
ナー像担持体上のトナー像を加熱して前記トナー像担持
体に定着させる定着手段と、この定着手段にエネルギー
を供給する主電源と、前記定着手段に補助的なエネルギ
ーの供給を行う補助電源とを有する画像形成装置におい
て、前記補助電源は画像形成装置本体に対して着脱可能
であることを特徴とする画像形成装置が記載されてい
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】一般的に立ち上がり時
間が著しく短縮された定着装置においては、故障によっ
て温度制御が不能になったときに想定される定着ヒータ
暴走（温度暴走）時の安全性が問題となる。商用電源か
ら一定の連続的なエネルギー供給を受ける従来の定着装
置では、万一、温度制御が不能になった場合には、温度
がそのまま上昇を続けてしまう。温度上昇があまりに急
であれば、安全装置であるサーモスタットや温度ヒュー
ズの追従性によっては応答が間に合わず、サーモスタッ
トや温度ヒューズが動作する前にシート状記録媒体が発
火する等の危険が生じるおそれがある。

【００１５】特開平３−３６５７９号公報記載の定着装
置用の加熱装置では、このような問題に触れておらず、
蓄電池から放出されるエネルギーの限定などがなされて
いないので、温度制御が故障によって不能になった場
合、安全装置が動作するまでの間に定着ヒータへの過剰
な量のエネルギー供給が続いてしまう可能性を残してお
り、上記問題を回避することはできない。また、急速な
立ち上がりを狙った様々な定着装置が提案されている
が、これらの定着装置でも、同様な問題が生じる可能性
が充分に考えられるが、上記問題を回避するための充分
な手段は示されていない。

【００１６】本発明は、ヒータ暴走時の安全性を確保す
ることができ、かつ、立ち上がり時間の短縮を図ること
ができる定着装置及び画像形成装置を提供することを目
的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、シート状の記録媒体上に形
成されているトナー画像を該記録媒体に定着させる定着
装置において、電力の供給を受けることによって発熱す
る熱源と、この熱源によって加熱される定着部材及び／
又は加熱部材と、前記熱源に電力を供給する駆動手段と
を有し、この駆動手段は、充電可能なコンデンサと、商
用電源から給電され前記コンデンサを充電する充電器と
を備え、前記熱源は、商用電源から電力供給を受ける第
１ヒータと、立ち上がり時に前記コンデンサから電力供
給を受ける第２ヒータとを含む少なくとも２本のヒータ
を有し、前記コンデンサの静電容量と最高使用電圧は前
記定着部材及び／又は前記加熱部材が定着可能温度から
前記記録媒体の発火温度に達する間に前記コンデンサの
電気エネルギーの大部分が消費されるような静電容量と
最高使用電圧としたものである。

【００１８】請求項２に係る発明は、シート状の記録媒
体上に形成されているトナー画像を該記録媒体に定着さ
せる定着装置において、電力の供給を受けることによっ
て発熱する熱源と、この熱源によって加熱される定着部
材及び／又は加熱部材と、前記熱源に電力を供給する駆
動手段とを有し、この駆動手段は、充電可能なコンデン
サと、商用電源から給電され前記コンデンサを充電する
充電器とを備え、前記熱源は、商用電源から電力供給を
受ける第１ヒータと、立ち上がり時に前記コンデンサか
ら電力供給を受ける第２ヒータとを含む少なくとも２本
のヒータを有し、前記定着部材及び／又は前記加熱部材
の熱容量をｃ、前記第２ヒータの効率をα、前記第１ヒ
ータの電力をＷ_１、前記定着部材及び／又は前記加熱部
材が定着可能温度から前記記録媒体の発火温度に到達す
るまでの時間をｔ_１としたとき、前記コンデンサの静電
容量Ｃと最高使用電圧Ｖは、

【００１９】

【数５】

【００２０】を満足する静電容量と最高使用電圧とした
ものである。

【００２１】請求項３に係る発明は、請求項２記載の定
着装置において、前記コンデンサの静電容量Ｃと最高使
用電圧Ｖは、定着温度をＴ_１、環境温度をＴ_０、立ち上
がり時間をｔ_２としたとき、

【００２２】

【数６】

【００２３】を満足する静電容量と最高使用電圧とした
ものである。

【００２４】請求項４に係る発明は、シート状の記録媒
体上に形成されているトナー画像を該記録媒体に定着さ
せる定着装置において、電力の供給を受けることによっ
て発熱する熱源と、この熱源によって加熱される定着部
材及び／又は加熱部材と、前記熱源に電力を供給する駆
動手段とを有し、この駆動手段は、充電可能なコンデン
サと、商用電源から給電され前記コンデンサを充電する
充電器とを備え、前記熱源は、商用電源から電力供給を
受ける第１ヒータと、立ち上がり時に前記コンデンサか
ら電力供給を受ける第２ヒータとを含む少なくとも２本
のヒータを有し、前記定着部材及び／又は前記加熱部材
の熱容量をｃ、前記第２ヒータの効率をα、前記第１ヒ
ータの電力をＷ_１、定着温度をＴ_１、環境温度をＴ_０、
立ち上がり時間をｔ_２としたとき、前記コンデンサの静
電容量Ｃと最高使用電圧Ｖは、

【００２５】

【数７】

【００２６】を満足する静電容量と最高使用電圧とし、
かつ、前記定着部材及び／又は前記加熱部材が定着可能
温度から前記記録媒体の発火温度に達する間に前記コン
デンサの電気エネルギーの大部分が消費されるような静
電容量と最高使用電圧としたものである。

【００２７】請求項５に係る発明は、請求項１〜４のい
ずれか１つに記載の定着装置において、前記定着部材も
しくは前記加熱部材の熱容量をｃ、前記第２ヒータの効
率をα、前記第１ヒータの電力をＷ_１、定着温度を
Ｔ_１、環境温度をＴ_０、立ち上がり時間をｔ_２としたと
き、前記コンデンサの静電容量Ｃと最高使用電圧Ｖは、

【００２８】

【数８】

【００２９】を満足する静電容量と最高使用電圧とした
ものである。

【００３０】請求項６に係る発明は、請求項１〜５のい
ずれか１つに記載の定着装置において、ｃ＜５５［Ｊ／
Ｋ］であるものである。

【００３１】請求項７に係る発明は、請求項１〜６のい
ずれか１つに記載の定着装置において、立ち上がり時間
ｔ_２が電源投入から当該定着装置への記録媒体の到達ま
での最短時間以内であるものである。

【００３２】請求項８に係る発明は、請求項１〜７のい
ずれか１つに記載の定着装置において、少なくとも前記
第２ヒータが面状発熱抵抗体であるものである。

【００３３】請求項９に係る発明は、請求項１〜７のい
ずれか１つに記載の定着装置において、少なくとも前記
第２ヒータが定着部材自体であり、この定着部材自体が
面状発熱抵抗体であるものである。

【００３４】請求項１０に係る発明は、請求項１〜７の
いずれか１つに記載の定着装置において、少なくとも前
記第２ヒータはガラス管内に電熱線を有する輻射ヒータ
であるものである。

【００３５】請求項１１に係る発明は、請求項１０記載
の定着装置において、少なくとも前記第２ヒータはガラ
ス管内のガスがクリプトンもしくはキセノンを主成分と
する輻射ヒータであるものである。

【００３６】請求項１２に係る発明は、請求項１０また
は１１記載の定着装置において、少なくとも前記第２ヒ
ータは輻射ヒータでフィラメントの定常時における色温
度が２５００Ｋ以上であるものである。

【００３７】請求項１３に係る発明は、請求項１０、１
１または１２記載の定着装置において、少なくとも前記
第２ヒータは輻射ヒータで前記ガラス管内に封入される
ガスの全圧が１気圧より大きいものである。

【００３８】請求項１４に係る発明は、トナー画像をシ
ート状記録媒体上に形成し、この記録媒体上のトナー画
像を定着装置で定着させる画像形成装置において、前記
定着装置として請求項１〜１３のいずれか１つに記載の
定着装置を用いたものである。

【００３９】

【発明の実施の形態】図２は本発明の第１の実施形態に
おける定着装置の概略を示す。この第１の実施形態にお
ける定着装置では、定着部材としての定着ローラ１にシ
リコンゴム等の弾性部材からなる加圧部材としての加圧
ローラ２が図示しない加圧手段により一定の加圧力で押
し当てられている。定着部材と加圧部材は、一般的にロ
ーラであることが多いので、図２には定着ローラ１及び
加圧ローラ２として示したが、いずれか一方又は両方が
ローラに限らずに無端ベルトなどを使用することもあ
る。

【００４０】この定着装置は電力の供給を受けることに
よって発熱する熱源としての第１ヒータ３及び第２ヒー
タ４を有し、この第１ヒータ３及び第２ヒータ４は例え
ば定着ローラ１の内側に配置されて定着ローラ１を内側
から加熱する。定着ローラ１及び加圧ローラ２は図示し
ない駆動機構により回転駆動される。温度センサ５は、
定着ローラ１（もしくは加圧ローラ２）の表面に当接さ
れ、定着ローラ１の表面温度（定着温度）を検知する。
トナー６を担持した転写紙等のシート状記録媒体７は、
定着ローラ１と加圧ローラ２とのニップ部を通過する際
に、定着ローラ１と加圧ローラ２による加熱及び加圧で
トナー６が定着される。

【００４１】定着部材として無端状の定着ベルトを用い
る場合には、図３に示すように、定着ベルト８は少なく
とも２本の支持ローラ９、１０に張架され、加圧手段と
しての加圧ローラ２が図示しない加圧手段により一定の
加圧力で定着ベルト８に押し当てられる。第１ヒータ３
及び第２ヒータ４は、定着ベルト８及び加圧ローラ２を
加熱する任意の位置に設けられるが、これに限定される
ものではない。例えば、図３に示すように、支持ローラ
９は、加熱ローラからなり、その内部に配置された第１
ヒータ３で加熱されることにより定着ベルト８を加熱す
る。加圧ローラ２の表面には補助加熱ローラ１１が当接
され、この補助加熱ローラ１１は内側に配置された第２
ヒータ４により加熱されることで加圧ローラ２を加熱す
る。また、第２ヒータ４は、加圧ローラ２の内部に配置
してもよいし、第１ヒータと同じ支持ローラ９又は１０
の内部に配置してもよい。

【００４２】支持ローラ１０は、駆動ローラとし、図示
しない駆動機構により回転駆動されることで定着ベルト
８を回転させる。トナー６を担持した転写紙等のシート
状記録媒体７は、定着ベルト８と加圧ローラ２とのニッ
プ部を通過する際に、定着ベルト８と加圧ローラ２によ
る加熱及び加圧でトナー６が定着される。温度センサ５
は定着ベルト８の表面温度を支持ローラ１０上で検知す
る。

【００４３】また、定着部材として定着ローラ１を用い
た場合にも、図４に示すように加圧ローラ２の外側に補
助加熱ローラ１１を当接させ、この補助加熱ローラ１１
をその内側に配置された第２ヒータ４により加熱して補
助加熱ローラ１１により加圧ローラ２を加熱するように
してもよい。

【００４４】図１は第１の実施形態における図２に示す
ような構成（又は図３もしくは図４に示すような構成）
の定着装置の回路構成を示す。温度センサ５からの検知
信号は入力回路１２を経て制御手段としてのＣＰＵ１３
に取り込まれ、ＣＰＵ１３は温度センサ５からの検知信
号に基づいて定着ローラ１（もしくは定着ベルト８）の
表面温度（定着温度）が設定温度に維持されるようにド
ライバ１４を介して第１ヒータ３への通電を制御すると
ともに、スイッチ１５を介して第２ヒータ４への通電を
制御する。

【００４５】第１ヒータ３はドライバ１４を介して商用
電源１６に接続され、ドライバ１４はＣＰＵ１３により
制御されて商用電源１６から第１ヒータ３への通電を制
御する。ＣＰＵ１３は待機時であるか使用時であるかに
よってスイッチ１５を切り換えることにより蓄電装置と
してのコンデンサ１７を充電器１８側と第２ヒータ４側
に切り換える。コンデンサ１７は、急速な充放電が可能
な大容量コンデンサ、特にメンテナンスフリーである電
気二重層コンデンサであることが望まれる。

【００４６】待機時には、スイッチ１５がコンデンサ１
７を充電器１８側に切り換え、充電器１８が商用電源１
６からの交流電力を直流電力に変換してコンデンサ１７
に印加することによりコンデンサ１７を充電する。定着
装置の使用時には、スイッチ１５がコンデンサ１７を第
２ヒータ４側に切り換え、コンデンサ１７から第２ヒー
タ４に放電されて第２ヒータ４が直流電流により駆動さ
れる。

【００４７】したがって、立ち上がり時には、第１ヒー
タ３が商用電源１６からドライバ１４を通して流れる交
流電流により駆動されて第２ヒータ４がコンデンサ１７
から流れる直流電流により駆動され、定着ローラ１の表
面温度が設定温度まで急速に上昇する。立ち上がり後
は、ＣＰＵ１３はドライバ１４を介して第１ヒータ３へ
の通電を定着ローラ１の表面温度が設定温度に維持され
るように制御し、スイッチ１５によりコンデンサ１７を
第２ヒータ４側に切り換えたままとする。

【００４８】この第１の実施形態では、定着装置の立ち
上がり時間短縮を補助する第２ヒータ４への給電は急速
な充放電が可能なコンデンサ１７により行われる。定着
温度暴走時、すなわちＣＰＵ１３などの温度制御部の故
障などによって引き起こされる異常加熱時には、コンデ
ンサ１７に残っている電荷が徐々に少なくなっていくの
で、定着ローラ１の温度上昇は原理的に次第に緩やかに
なるように抑えることができる。具体的には、定着ロー
ラ１の表面温度（定着温度）が転写紙等のシート状記録
媒体７の発火温度５００℃に達する間にコンデンサ１７
の電気エネルギーをできるだけ多く使い切ることができ
れば、定着温度暴走時の危険性を低く抑えることができ
る。

【００４９】定着装置に供給される電力と定着装置の温
度の変化を図９に示す。Ｐは定着装置に供給される電力
で、Ｔは定着装置の温度である。Ｐは第１ヒータ３への
供給電力と第２ヒータ４への供給電力の合計であり、Ｐ
に囲まれた範囲Ｅ_１、Ｅ_２はそれぞれ第１ヒータ３への
電気エネルギー、第２ヒータ４への電気エネルギーを示
す。商用電源１６から第１ヒータ３へ給電される電力Ｗ
_１は図９に示すように一定であり、コンデンサ１７から
第２ヒータ４へ給電される電力は時間の経過に伴い低下
する。図９より、０秒にヒータ３、４がオンしてからｔ
秒が経過した後に環境温度である室温からＴがΔＴ[de
g]上昇したとき、次のような式（１）が成り立つ。

【００５０】ｃΔＴ＝α（Ｅ_１＋Ｅ_２）・・・（１） ここで、ｃはヒータ３、４により加熱される定着部材と
しての定着ローラ１もしくは加熱部材（定着ベルト８、
加熱ローラ９など）の熱容量、ΔＴは定着部材としての
定着ローラ１もしくは加熱部材（定着ベルト８、加熱ロ
ーラ９など）が室温からｔ秒間に上昇した上昇温度、α
はヒータ３、４で加熱される定着部材としての定着ロー
ラ１もしくは加熱部材（定着ベルト８、加熱ローラ９な
ど）の効率であって経験的に求められる比率（通常0.７
〜0.8程度）である。（１）式よりt_１秒間にヒータ３、
４がオンしたままで定着部材としての定着ローラ１もし
くは加熱部材（定着ベルト８、加熱ローラ９など）が室
温から転写紙等のシート状記録媒体７の発火温度、例え
ば５００℃に達するとすると、室温を２５℃としたと
き、次の（２）式が成り立つ。

【００５１】

【数９】

【００５２】ｔ_１秒間におけるコンデンサ１７に蓄えら
れた電気エネルギーの消費効率をβとすると、次の
（３）式が成り立つ。

【００５３】

【数１０】

【００５４】よって、次の（４）式が成り立つ。

【００５５】

【数１１】

【００５６】ヒータ３、４がオンしたままで定着部材と
しての定着ローラ１もしくは加熱部材（定着ベルト８、
加熱ローラ９など）が室温から転写紙等のシート状記録
媒体７の発火温度５００℃に達するまでの間にコンデン
サ１７の電気エネルギーをできるだけ多く使い切ること
ができれば、定着温度暴走時の危険性を低く抑えること
ができるので、ヒータ３、４がオンしたままで定着部材
としての定着ローラ１もしくは加熱部材（定着ベルト
８、加熱ローラ９など）が室温から転写紙等のシート状
記録媒体７の発火温度５００℃に達するまでの間にコン
デンサ１７の電気エネルギーの大部分、例えば９０％以
上の放電が完了していることが望ましい。この場合は、
０．９≦β≦１となる。ただし、定着温度暴走時の危険
性を十分に低く抑えることが可能であるならば、ヒータ
３、４がオンしたままで定着部材としての定着ローラ１
もしくは加熱部材（定着ベルト８、加熱ローラ９など）
が室温から転写紙等のシート状記録媒体７の発火温度５
００℃に達するまでの間にコンデンサ１７の電気エネル
ギーの９０％未満の放電が完了するようにしてもよい。

【００５７】そこで、本実施形態では、コンデンサ１７
の静電容量と最高使用電圧は定着部材としての定着ロー
ラ１もしくは加熱部材（定着ベルト８、加熱ローラ９な
ど）が定着可能温度から記録媒体７の発火温度に達する
間にコンデンサ１７の電気エネルギーの大部分が消費さ
れるような静電容量と最高使用電圧とする。例えば０．
９≦β≦１とする場合には、第２ヒータ４で加熱される
定着部材としての定着ローラ１もしくは加熱部材（定着
ベルト８、加熱ローラ９など）の熱容量をｃ、ヒータ
３、４の効率をα、第１ヒータ３の電力をＷ_１、定着部
材としての定着ローラ１もしくは加熱部材（定着ベルト
８、加熱ローラ９など）が定着可能温度から記録媒体７
の発火温度に到達するまでの時間をｔ_１としたとき、コ
ンデンサ１７の静電容量Ｃと最高使用電圧Ｖは、

【００５８】

【数１２】

【００５９】を満足する静電容量と最高使用電圧とす
る。なお、安全装置の構成や応答性によっては、転写紙
等のシート状記録媒体７の発火に対する危険温度の見積
もりが異なることがあることは周知の事実である。その
ため、例えば安全性の面から許容される定着装置の温度
が４００℃となる場合は（５）式の変形である以下の
（６）式で決定される。

【００６０】

【数１３】

【００６１】従って、第１の実施形態は、故障時に定着
温度Ｔの制御が効かない場合の温度Ｔの上昇カーブが図
９に示すように設定温度到達後には従来の定着装置に比
べて緩やかになる。一方、通常使用時における定着温度
到達までの温度上昇はコンデンサ１７から第２ヒータ４
への通電により急激にすることができる。このため、故
障などにより温度Ｔの制御が不能な状態に陥った場合に
おける安全性の面で従来の立ち上がり時間が著しく短縮
されたどの方式の定着装置よりも有利である。

【００６２】省エネルギーの観点では、待機時にはヒー
タへの通電を停止し、使用時には室温から定着設定温度
まで即座に定着装置の温度を上昇させる必要がある。こ
の第１の実施形態における定着装置では、商用電源１６
からの供給電力の限界以上の電力を立ち上がり時に一時
的に投入するため（コンデンサ１７の電気エネルギーの
大部分を立ち上がり時に一時的に投入するため）、ヒー
タ暴走時（温度制御不能時）の安全性を確保しつつ、立
ち上がり時間の短縮及び省エネルギー化を図ることがで
きる。

【００６３】図５は第１の実施形態の全体を示す。図示
しない駆動部により矢印方向に回転される像担持体とし
てのドラム状感光体１０１の周りには、帯電手段１０
２、クリーニング手段１０３、感光体１０１上の静電潜
像を顕像化する現像手段としての現像スリーブ１０５を
含む現像部１０７、及び転写手段１０６が配置されてい
る。

【００６４】感光体１０１は、帯電手段１０２により一
様に帯電された後に書き込み手段（露光手段）としての
レーザ光学系１４０からのレーザ光Ｌで露光されて静電
潜像が形成され、現像部１０７により静電潜像が現像さ
れてトナー画像となる。この感光体１０１上のトナー画
像は後述のように用紙Ｐへ転写され、感光体１０１はト
ナー画像転写後にクリーニング手段１０３によりクリー
ニングされる。したがって、帯電手段１０２、レーザ光
学系１４０、現像部１０７は感光体１０１上にトナー画
像を形成する画像形成手段を構成している。

【００６５】装置下部には矢印ａ方向に着脱可能な給紙
カセット１１０を有する給紙装置が設けられている。給
紙カセット１１０内に収容された用紙Ｐ（上記シート状
記録媒体７）は、中板１１１で支えられ、図示しないス
プリングの力によってアーム１１２を介して給紙ローラ
１１３に押し付けられている。給紙ローラ１１３が回転
することによって給紙カセット１１０内の最上紙は、図
示しない制御部から指令が発せられて給紙ローラ１１３
が回転することによって給紙され、分離パッド１１４で
重送を防止されながら下流側のレジストローラ対１１５
まで搬送される。

【００６６】装置右側には操作面が配置されており、操
作パネル１３０が外装部１３１の上部前面（図５の装置
右上側）で突き出ている。また、給紙トレイ１３２がピ
ン１３３により回動可能に取り付けられ、給紙トレイ１
３２内の最上位の用紙からなるシート状記録媒体は給紙
ローラにより給紙されて分離パッドで重送を防止されな
がら下流側のレジストローラ対１１５まで搬送される。
給紙カセット１１０、１３２内の用紙はいずれか一方が
選択的に給紙される。

【００６７】レジストローラ対１１５は、給紙カセット
１１０ 、１３２のいずれか一方から搬送されてきた用
紙Ｐを感光体１０１上の画像（トナー画像）と同期する
ようにタイミングをとって転写手段１０６に向けて送り
出す。転写手段１０６はレジストローラ対１１５から送
られてきた用紙Ｐへ感光体１０１上のトナー画像を転写
させ、このトナー画像の転写された用紙Ｐは定着装置１
１６に搬送される。定着装置１１６は、上述した定着装
置が用いられ、用紙Ｐ上のトナー画像を加熱及び加圧に
より用紙Ｐに定着させる。

【００６８】定着装置１１６からの定着済みの用紙Ｐ
は、排紙ローラ対１２０によって画像面を下にして排紙
口１２１より排紙トレイ１２２上に排出されてスタック
される。排紙口１２１より排出される用紙のサイズに対
応するため、排紙ストッパ１２５は矢印ｂ方向にスライ
ド可能となっている。図中左側に配置されたケース１３
４ 内には、電源回路１３５やプリント板１３６（エン
ジンドライバーボード）等の電装・制御装置が収納さ
れ、コントローラボード１３７も収納されている。排紙
トレイ１２２を構成しているカバー１３８は、回動支点
１３９を中心に開放可能となっている。

【００６９】この第１の実施形態の定着装置１１６によ
れば、電力の供給を受けることによって発熱する熱源と
しての第１ヒータ３及び第２ヒータ４と、この第１ヒー
タ３及び第２ヒータ４によって加熱される定着部材とし
ての定着ローラ１（及び／又は加熱部材としての加熱ロ
ーラ９）と、第１ヒータ３及び第２ヒータ４に電力を供
給する駆動手段とを有し、この駆動手段は、急速な充放
電が可能なコンデンサ１７と、商用電源１６から給電さ
れコンデンサ１７を充電する充電器１８とを備え、熱源
３、４は、商用電源１６から電力供給を受ける第１ヒー
タ３と、立ち上がり時にコンデンサ１７から電力供給を
受ける第２ヒータ４とを含む少なくとも２本のヒータを
有し、コンデンサ１７の静電容量と最高使用電圧は定着
部材としての定着ローラ１（及び／又は加熱部材として
の加熱ローラ９）が定着可能温度から記録媒体７の発火
温度に達する間にコンデンサ１７の電気エネルギーの大
部分が消費されるような静電容量と最高使用電圧とした
ので、商用電源からの交流電力の供給を受ける第1ヒー
タと、立ち上がり時のみコンデンサからの直流電力の供
給を受ける第2ヒータとを併用することによって、商用
電源からの供給電力の限界以上の電力を立ち上がり時に
一時的に熱源に投入することができ、定着装置の昇温時
間を短縮することができる。しかも、第２ヒータへの電
力供給はコンデンサから行うので、コンデンサに蓄電さ
れたエネルギーをほとんど使い切れば、ヒータ暴走時で
も必要以上に温度上昇が加速されることはなく、ヒータ
暴走時の安全性を確保することができる。

【００７０】また、第１の実施形態によれば、電力の供
給を受けることによって発熱する熱源としての第１ヒー
タ３及び第２ヒータ４と、この第１ヒータ３及び第２ヒ
ータ４によって加熱される定着部材としての定着ローラ
１（及び／又は加熱部材としての加熱ローラ９）と、第
１ヒータ３及び第２ヒータ４に電力を供給する駆動手段
とを有し、この駆動手段は、急速な充放電が可能なコン
デンサ１７と、商用電源１６から給電されコンデンサ１
７を充電する充電器１８とを備え、熱源３、４は、商用
電源１６から電力供給を受ける第１ヒータ３と、立ち上
がり時にコンデンサ１７から電力供給を受ける第２ヒー
タ４とを含む少なくとも２本のヒータを有し、コンデン
サ１７の静電容量Ｃと最高使用電圧Ｖは、

【００７１】

【数１４】

【００７２】を満足する静電容量と最高使用電圧とした
ので、商用電源からの交流電力の供給を受ける第1ヒー
タと、立ち上がり時のみコンデンサからの直流電力の供
給を受ける第2ヒータとを併用することによって、商用
電源からの供給電力の限界以上の電力を立ち上がり時に
一時的に熱源に投入することができ、定着装置の昇温時
間を短縮することができる。しかも、第２ヒータへの電
力供給をコンデンサから行うことにより、コンデンサに
蓄電されたエネルギーをほとんど使い切れば、ヒータ暴
走時でも必要以上に温度上昇が加速されることはなく、
ヒータ暴走時の安全性を確保することができる。

【００７３】また、第１の実施形態によれば、上記定着
装置１１６を用いたので、画像形成装置全体の高速な立
ち上がりを実現しつつ、ヒータ暴走時の安全性を確保す
ることができる。

【００７４】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。立ち上がり時までの定着装置に供給される電力
と定着装置の温度の変化を図１０に示す。図１０におい
て、Ｐは定着装置に供給される電力、Ｔは定着装置の温
度である。Ｐは第１ヒータ３への供給電力と第２ヒータ
４への供給電力の合計であり、Ｐに囲まれた範囲Ｅ_１、
Ｅ_２はそれぞれ第１ヒータ３に供給される電気エネルギ
ー、第２ヒータ４に供給される電気エネルギーを示す。
商用電源１６から第２ヒータ４に給電される電力Ｗ_１は
図１０に示すように一定であり、コンデンサ１７から第
１ヒータ３に給電される電力は時間の経過に伴う電圧低
下とともに低下する。

【００７５】この立ち上がりまでの０秒（電源投入によ
りヒータ３、４がオンした時点）からｔ秒の間には、上
述した式（１）が成り立つ。

【００７６】電源投入からｔ_２秒が経過した後に定着装
置は室温Ｔ_０から定着温度Ｔ_１に達し、その後に温度制
御が開始されるので、（１）式より

【００７７】

【数１５】

【００７８】となる。第２ヒータ４への供給エネルギー
はコンデンサ１７の電気エネルギーであり、第１ヒータ
３への供給エネルギーＷ_１は一定であるので、

【００７９】

【数１６】

【００８０】となる。ここで、βは０秒から立ち上がり
時までの間にコンデンサ１７の電気エネルギーが消費さ
れる効率である。コンデンサ１７の電気エネルギーが立
ち上がり時までに第２ヒータ４ですべて熱エネルギーに
変換され、それらを使い切ってしまう場合はβ＝１であ
る。図１０のP₁はβ＝１の場合であってコンデンサ１７
の放電時間が立ち上がり時間に対して早すぎる場合であ
り、図１０のP_２はβ＝１の場合であってコンデンサ１
７としてエネルギー容量の小さい従来タイプの電解コン
デンサを用いた場合である。これらの場合は立ち上がり
時間に第２ヒータ４へ供給する電気エネルギーが小さい
ので、第２ヒータ４は立ち上がりを補助するための熱源
としては不充分であり定着装置の昇温時間短縮（立ち上
がり時間短縮）に有効ではなくなる。よって、β＜１で
ある必要があるので、（９）式より

【００８１】

【数１７】

【００８２】となる。そこで、第２の実施形態では、上
記第１の実施形態において、コンデンサ１７には図１１
に示すように（５）（１０）式より求められる範囲の総
エネルギー量を蓄えられる大きな容量を有するコンデン
サ１７ａが用いられ、このコンデンサ１７ａの静電容量
Ｃと最高使用電圧Ｖは（５）（１０）式を満足する静電
容量と最高使用電圧とした。

【００８３】このように、第２の実施形態の定着装置に
よれば、上記第１の実施形態の定着装置において、コン
デンサ１７は静電容量Ｃと最高使用電圧Ｖを、（１０）
式を満足する静電容量と最高使用電圧としたコンデンサ
１７ａであるので、温度制御が不能になったヒータ暴走
時の安全性を改善しつつ、コンデンサに蓄えられたエネ
ルギーを立ち上がり短縮に有効に寄与させることができ
る。

【００８４】また、第２の実施形態の定着装置によれ
ば、上記第１の実施形態の定着装置において、コンデン
サ１７は静電容量Ｃと最高使用電圧Ｖを、（１０）式を
満足する静電容量と最高使用電圧とし、かつ、定着ロー
ラ１（もしくは加熱部材としての加熱ローラ９）が定着
可能温度から記録媒体７の発火温度に達する間にコンデ
ンサ１７の電気エネルギーの大部分が消費されるような
静電容量と最高使用電圧としたコンデンサ１７ａである
ので、温度制御が不能になったヒータ暴走時の安全性を
改善しつつ、コンデンサに蓄えられたエネルギーを立ち
上がり短縮に有効に寄与させることができる。

【００８５】次に、本発明の第３の実施形態について説
明する。この第３の実施形態は、上記第１の実施形態ま
たは第２の実施形態において、コンデンサ１７または１
７ａは図１２に示すように以下の（１１）、（１２）式
に示されるような充電された総エネルギー量の９０％の
放電が定着装置１１６の立ち上がり時間以内に完了する
エネルギー容量及び放電特性を有するコンデンサ１７ｂ
を用いたものである。

【００８６】

【数１８】

【００８７】このようにコンデンサ１７ｂのエネルギー
容量及び放電特性を規定したことによって、定着装置１
１６の立ち上がり時におけるコンデンサ１７ｂから第２
ヒータ４へのエネルギー供給が概ね定着装置１１６の立
ち上がり時間以内に終了し、立ち上がり時に定着装置１
１６の温度制御が不能となった場合の安全性に有利とな
る。さらに、定着装置１１６の立ち上がり後は自動的に
第２ヒータ４へのエネルギー供給が激減するので、記録
媒体７の発火を避けるための第２ヒータ４の特別な制御
が不要であるというメリットがある。

【００８８】この第３の実施形態の定着装置によれば、
上記第１の実施形態または第２の実施形態の定着装置に
おいて、コンデンサ１７ｂの静電容量Ｃと最高使用電圧
Ｖは（１１）、（１２）式を満足する静電容量と最高使
用電圧としたので、第２ヒータの駆動時間を概ね立ち上
がり時間以内とすることができ、立ち上がり時に温度制
御が不能になった場合の安全性に有利となる。

【００８９】次に、本発明の第４の実施形態について説
明する。この第４の実施形態では、上記第１の実施形態
乃至第３の実施形態のいずれかにおいて、定着装置１１
６は、加熱部材の熱容量ｃを５５［Ｊ／Ｋ］以下とした
ものである。ここに、加熱部材とは、図２のようなロー
ラ定着方式では定着ローラ１が定着部材兼ねた加熱部材
である。また、加熱部材は、図３のようなベルト定着方
式では支持ローラ９が加熱部材であり、さらに補助加熱
ローラ１１が配置される場合には加熱部材の熱容量とは
加熱部材自体の熱容量と補助加熱ローラ１１の熱容量と
の合計となる。

【００９０】充放電時間が早くて短時間に大電流を流す
ことができるコンデンサを定着装置の立ち上がり時の供
給電源に用いる場合には、定着装置（供給電源を除く）
の立ち上がり時間が早くなければ上記コンデンサ１７、
１７ａまたは１７ｂの使用による立ち上がり時間短縮効
果を十分に活かすことができないため、ある一定の熱容
量より大きい加熱部材を有する定着装置には効果が激減
してしまう。

【００９１】第４の実施形態において、上記熱容量の規
定（熱容量が５５［Ｊ／Ｋ］以下であるという規定）を
満たす加熱部材、例えば定着ローラ１としては、直径３
０mmで肉厚が０．４mmのＡｌ製のローラがあるが、この
ローラを１２００Wのハロゲンヒータで加熱して１７５
℃までの立ち上がり時間を測定したところ、１０秒以下
という結果が得られている。

【００９２】一方、本画像形成装置の電源を入れてから
記録媒体が定着装置に到達するまでの時間は、画像形成
モードを設定するためのスイッチや画像形成動作を開始
させるスタートスイッチなどを含む操作部のスイッチの
操作タイミング（電源を投入してからスタートスイッチ
を押すまでの時間）により変化するが、制御系のセルフ
チェック、記録媒体の搬送にかかる時間を含めて、最短
で５、６秒である。よって、定着装置の理想的な立ち上
がり時間としては、電源を入れてから記録媒体７が定着
装置１１６に到達するまでの最短時間である６秒以内が
必要である。本実施形態のコンデンサ１７、１７ａまた
は１７ｂを用いれば、上記Ａｌ製ローラ（熱容量が５５
［Ｊ／Ｋ］以下であるローラ）を定着ローラ１として用
いたことで、立ち上がり時間６秒以内を達成することが
できる。

【００９３】このように、第４の実施形態の定着装置に
よれば、上記第１の実施形態乃至第３の実施形態の定着
装置のいずれかにおいて、ｃ＜５５［Ｊ／Ｋ］であるの
で、コンデンサの使用による立ち上がり時間短縮効果を
十分に活かすことができる。

【００９４】次に、本発明の第５の実施形態について説
明する。この第５の実施形態は、上記第１の実施形態乃
至第４の実施形態のいずれかにおいて、定着装置１１６
（第１ヒータ３及び第２ヒータ４に電力を供給する供
給電源を除く）の立ち上がり時間ｔ_２を、当該画像形成
装置の電源投入から記録媒体Ｐの定着装置１１６への到
達までの最短時間（いわゆる通紙時間の最短値）以内と
したものである。

【００９５】当該画像形成装置の電源投入から記録媒体
Ｐの定着装置１１６への到達までの時間は画像形成モー
ドを設定するためのスイッチや画像形成動作を開始させ
るスタートスイッチなどを含む操作部のスイッチの操作
タイミング（電源を投入してからスタートスイッチを押
すまでの時間）により変化するが、定着装置１１６（第
１ヒータ３及び第２ヒータ４に電力を供給する供給電源
を除く）の立ち上がり時間ｔ_２を、当該画像形成装置の
電源投入から記録媒体Ｐの定着装置１１６への到達まで
の最短時間（いわゆる通紙時間の最短値）以内としたこ
とにより、当該画像形成装置の電源を投入してから最初
の記録媒体Ｐが定着装置１１６へ到達した時には定着装
置１１６が立上っていることになる。

【００９６】充放電時間が早くて短時間に大電流を流す
ことができるコンデンサを定着装置の立ち上がり時の供
給電源に用いる場合には、定着装置（供給電源を除く）
の立ち上がり時間が早くなければコンデンサ１７、１７
ａまたは１７ｂの使用による立ち上がり時間短縮効果を
十分に活かすことができないが、本実施形態では上述の
ように定着装置（供給電源を除く）の立ち上がり時間ｔ
_２を早くしたことにより、コンデンサ１７、１７ａまた
は１７ｂの使用による立ち上がり時間短縮効果を十分に
活かすことができる。

【００９７】このように、第５の実施形態の定着装置に
よれば、上記第１の実施形態乃至第４の実施形態のいず
れかの定着装置において、立ち上がり時間ｔ_２が電源投
入から定着装置１１６への記録媒体の到達までの最短時
間以内であるので、立ち上がり時に第２ヒータにコンデ
ンサから電力供給を行うことにより立ち上がり時間を短
縮するという効果を十分に活用することが可能となる。

【００９８】図６は本発明の第６の実施形態における定
着装置を示す。この第６の実施形態は、上記第１の実施
形態〜第５の実施形態のいずれかにおいて、定着部材と
しての定着ローラ１の内面（もしくは外面）に電気絶縁
層１９を形成し、その上に発熱抵抗体２０の通電パター
ンを形成し、この電気絶縁層１９及び発熱抵抗体２０か
らなる面状発熱抵抗体を第２ヒータ４としたものであ
る。発熱抵抗体２０は、図示しない給電部材を備え、立
ち上がり時にはコンデンサ１７、１７ａまたは１７ｂか
らスイッチ１５及び上記給電部材を介して電力供給を受
けて発熱する。

【００９９】ここに、発熱抵抗体の供給電源に商用電源
を用いた場合には、発熱抵抗体の抵抗をある程度高くす
る必要があり、発熱抵抗体は複雑な通電パターンを設計
しなければならない。しかしながら、第２ヒータ４は供
給電源として直流の低電圧を出力するコンデンサ１７、
１７ａまたは１７ｂを用いるので、発熱抵抗体２０の抵
抗を高くする必要がなく、発熱抵抗体２０の通電パター
ンの複雑化を避けることができる。

【０１００】なお、発熱抵抗体２０は２系統設け、これ
らを第１ヒータ３及び第２ヒータ４としてもよい。さら
に、図３ 、図４に示す定着装置において、補助加熱ロ
ーラ１１の表面に電気絶縁層１９及び発熱抵抗体２０の
通電パターンを形成して第２ヒータ４とする構成も可能
である。

【０１０１】この第６の実施形態の定着装置によれば、
上記第１の実施形態〜第５の実施形態のいずれかの定着
装置において、少なくとも第２ ヒータ４が面状発熱抵
抗体２０であるので、この面状発熱抵抗体の抵抗を高く
する必要がなく、面状発熱抵抗体の通電パターンの複雑
化を避けることができる。

【０１０２】図７は本発明の第７の実施形態における定
着装置を示す。この第７の実施形態は、上記第１の実施
形態〜第５の実施形態のいずれかにおいて、定着ローラ
１の代りに定着ローラ２１を用い、この定着ローラ２１
自体を面状発熱抵抗体とすることで、定着ローラ２１自
体を第２ヒータ４としたものである。なお、第２ヒータ
４は、定着ローラ２１又は定着ベルト８を加熱するもの
であっても、加圧ローラ２を加熱するものであってもよ
く、定着ベルト８又は加圧ローラ２を面状発熱抵抗体と
してもよい。

【０１０３】この定着ローラ２１は、図示しない給電部
材を備え、立ち上がり時には図１３に示すようにコンデ
ンサ１７ｃ（１７、１７ａまたは１７ｂ）からスイッチ
１５及び上記給電部材を介して電力供給を受けて発熱す
る。第２ヒータ４は、図７では定着ローラ２１である
が、図８に示すように面状発熱抵抗体からなる導電性の
無端状定着ベルト２２ であってもよい。この場合、定
着ベルト２２は少なくとも２本の支持ローラ９、１０に
張架され、加圧ローラ２が図示しない加圧手段により一
定の加圧力で定着ベルト２２に押し当てられる。支持ロ
ーラ９は、加熱ローラからなり、内部に配置された第１
ヒータ３により加熱されることにより定着ベルト２２を
加熱する。定着ベルト２２が張架された支持ローラ群の
うちの２本の支持ローラは、定着ベルト２２へ電力供給
を行う上記給電部材とする。

【０１０４】支持ローラ１０は、駆動ローラとし、図示
しない駆動機構により回転駆動されることで定着ベルト
２２を回転させる。トナー６を担持した転写紙等のシー
ト状記録媒体７は、定着ベルト２２と加圧ローラ２との
ニップ部を通過する際に、定着ベルト２２と加圧ローラ
２による加熱及び加圧でトナー６が定着される。温度セ
ンサ５は定着ベルト２２の表面温度を支持ローラ１０上
で検知する。

【０１０５】この第７の実施形態の定着装置によれば、
上記第１の実施形態乃至第５の実施形態のいずれかの定
着装置において、少なくとも第２ヒータ４は定着部材と
しての定着ローラ１もしくは定着ベルト２２または加圧
部材としての加圧ローラ２自体であり、この部材が面状
発熱抵抗体であるので、この部材を基体として該基体に
絶縁層、発熱抵抗層を積層する場合に比べて、絶縁層が
不要になる分、層構成が単純になり、熱容量が低減する
という効果がある。

【０１０６】本発明の第８の実施形態は、上記第１の実
施形態〜第５の実施形態のいずれかにおいて、少なくと
も第２ヒータ４として図１４に示すようにガラス管４ａ
内に電熱線４ｂを有する輻射ヒータを用いたものであ
る。

【０１０７】この第８の実施形態の定着装置によれば、
上記第１の実施形態〜第５の実施形態のいずれかの定着
装置において、少なくとも第２ヒータ４はガラス管４ａ
内に電熱線４ｂを有する輻射ヒータであるので、熱源と
して従来最も良く使われているガラス管内に電熱線を有
する輻射ヒータを第２ヒータに用いることによって、コ
ストを抑え、信頼性を高めることができるという効果を
得ることができる。第２ヒータはハロゲンヒータであれ
ば、最も信頼性が高い。

【０１０８】本発明の第９の実施形態では、上記第８の
実施形態において、少なくとも第２ヒータ４は、図１５
に示すようにガラス管４ａ内に電熱線４ｂを有する輻射
ヒータであって、ガラス管４ａ内のガス４ｃがクリプト
ンまたはキセノンを主成分とするものである。

【０１０９】定着装置の熱源に輻射ヒータを用いる場
合、立ち上がり時に輻射ヒータに供給される電気エネル
ギーは、定着部材を加熱するだけでなく、輻射ヒータの
フィラメントやガラス管を加熱するのに費やされる。ガ
ラス管の加熱は完全にエネルギーのロスであるが、この
ロスの割合は、定着装置の立ち上がりが急速になるほど
大きなものとなり、無視できなくなる。

【０１１０】そこで、このロスを抑え、輻射ヒータ自身
の通電初期の立ち上がり応答性が高い定着装置は、立ち
上がりが早くなる。特に、上記第２ヒータ４は、供給さ
れる総エネルギー量とエネルギー供給時間が限られてい
るので、上記ロスが小さいヒータでなければ、限られた
エネルギーを無駄に消費してしまうだけで、上記実施形
態の効果を十分に発揮することができない。輻射ヒータ
は、ガラス管内のガスがクリプトンまたはキセノンを主
成分とするものであれば、ガラス管内の封入ガスの対流
による熱ロスを低減することができ、立ち上がりが短縮
されたヒータとなる。

【０１１１】このように、第９の実施形態の定着装置に
よれば、上記第８の実施形態の定着装置において、少な
くとも第２ヒータ４はガラス管４ａ内のガス４ｃがクリ
プトンもしくはキセノンを主成分とする輻射ヒータであ
るので、第２ヒータの立ち上がりを短縮して熱ロスを低
減することができる。

【０１１２】本発明の第１０の実施形態では、上記第８
の実施形態または第９の実施形態において、少なくとも
第２ヒータ４は、図１４又は図１５に示すようにガラス
管４ａ内に電熱線４ｂを有する輻射ヒータで、フィラメ
ントの定常時における色温度が２５００Ｋ以上であるも
のを用いる。

【０１１３】輻射ヒータは、フィラメントを細線化する
ことによって色温度を上げることができ、立ち上がり時
間を短縮したヒータとすることができる。一般的に輻射
ヒータはフィラメントの細線化により寿命が低下する
が、特に第２ヒータは立ち上がり時に駆動されるために
総駆動時間が短くなるので、寿命には余裕が生じ、フィ
ラメントの細線化による寿命低下の影響は少なくて済
む。

【０１１４】また、輻射ヒータの通電初期の立ち上がり
応答性が高くなければ、その分の熱ロスを発生させてし
まう。第２ヒータは、フィラメントの定常時における色
温度が従来よりも高い温度（２５００Ｋ以上）、すなわ
ち細線化したフィラメントであることにより、立ち上が
りを短縮したヒータとなる。

【０１１５】このように、第１０の実施形態の定着装置
によれば、上記第８の実施形態または第９の実施形態の
定着装置において、少なくとも第２ヒータ４は輻射ヒー
タで、フィラメントの定常時における色温度が２５００
Ｋ 以上であるので、第２ヒータの立ち上がりを短縮す
ることができる。

【０１１６】本発明の第１１の実施形態では、上記第８
の実施形態〜第１０の実施形態のいずれかにおいて、少
なくとも第２ヒータ４は、図１４又は図１５に示すよう
にガラス管４ａ内に電熱線４ｂを有する輻射ヒータで、
ガラス管１４ａ内に封入されるガスの全圧が１気圧より
大きいものを用いる。

【０１１７】輻射ヒータは、ガラス管内に封入されるガ
スの全圧が１気圧より大きければ、封入ガスの対流によ
る熱ロスを低減することができ、立ち上がり時間を短縮
したヒータとなる。しかも、輻射ヒータは、フィラメン
トの蒸発を抑える効果により、長寿命化を図ることがで
きる。さらに、輻射ヒータは、フィラメントの細線化と
組み合わせれば、立ち上がり時間短縮の効果がより大き
くなるだけでなく、フィラメントの細線化による寿命の
低下を軽減することができる。

【０１１８】このように、第１１の実施形態の定着装置
によれば、上記第８の実施形態〜第１０の実施形態のい
ずれかの定着装置において、少なくとも第２ヒータ４
は、輻射ヒータで、ガラス管内に封入されるガスの全圧
が１気圧より大きいので、立ち上がり時間短縮の効果が
より大きくなるだけでなく、寿命を延ばすことができ
る。

【０１１９】

【発明の効果】以上のように請求項１に係る発明によれ
ば、商用電源からの交流電力の供給を受ける第1ヒータ
と、立ち上がり時のみコンデンサからの直流電力の供給
を受ける第２ヒータとを併用することによって、商用電
源からの供給電力の限界以上の電力を立ち上がり時に一
時的に熱源に投入することができ、定着装置の昇温時間
を短縮することができる。しかも、第２ヒータへの電力
供給はコンデンサから行うので、コンデンサに蓄電され
たエネルギーをほとんど使い切れば、ヒータ暴走時でも
必要以上に温度上昇が加速されることはなく、ヒータ暴
走時の安全性を確保することができる。

【０１２０】請求項２に係る発明によれば、商用電源か
らの交流電力の供給を受ける第1ヒータと、立ち上がり
時のみコンデンサからの直流電力の供給を受ける第2ヒ
ータとを併用することによって、商用電源からの供給電
力の限界以上の電力を立ち上がり時に一時的に熱源に投
入することができ、定着装置の昇温時間を短縮すること
ができる。しかも、第２ヒータへの電力供給はコンデン
サから行うので、コンデンサに蓄電されたエネルギーを
ほとんど使い切れば、ヒータ暴走時でも必要以上に温度
上昇が加速されることはなく、ヒータ暴走時の安全性を
確保することができる。

【０１２１】請求項３に係る発明によれば、温度制御が
不能になったヒータ暴走時の安全性を改善しつつ、コン
デンサに蓄えられたエネルギーを立ち上がり短縮に有効
に寄与させることができる。請求項４に係る発明によれ
ば、温度制御が不能になったヒータ暴走時の安全性を改
善しつつ、コンデンサに蓄えられたエネルギーを立ち上
がり短縮に有効に寄与させることができる。

【０１２２】請求項５に係る発明によれば、第２ヒータ
の駆動時間を概ね立ち上がり時間以内とすることがで
き、立ち上がり時に温度制御が不能になった場合の安全
性に有利となる。請求項６に係る発明によれば、コンデ
ンサの使用による立ち上がり時間短縮効果を十分に活か
すことができる。

【０１２３】請求項７に係る発明によれば、立ち上がり
時に第２ヒータにコンデンサから電力供給を行うことに
より立ち上がり時間を短縮するという効果を十分に活用
することが可能となる。請求項８に係る発明によれば、
面状発熱抵抗体の抵抗を高くする必要がなく、面状発熱
抵抗体の通電パターンの複雑化を避けることができる。

【０１２４】請求項９に係る発明によれば、定着部材も
しくは加圧部材を基体として該基体に絶縁層、発熱抵抗
層を積層する場合に比べて、絶縁層が不要になる分、層
構成が単純になり、熱容量が低減するという効果があ
る。請求項１０に係る発明によれば、熱源として従来最
も良く使われているガラス管内に電熱線を有する輻射ヒ
ータを第２ヒータに用いることによって、コストを抑
え、信頼性を高めることができるという効果を得ること
ができる。

【０１２５】請求項１１に係る発明によれば、第２ヒー
タの立ち上がりを短縮して熱ロスを低減することができ
る。請求項１２に係る発明によれば、第２ヒータの立ち
上がりを短縮することができる。請求項１３に係る発明
によれば、立ち上がり時間短縮の効果がより大きくなる
だけでなく、寿命を延ばすことができる。請求項１４に
係る発明によれば、画像形成装置全体の高速な立ち上が
りを実現しつつ、ヒータ暴走時の安全性を確保すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態における定着装置の回
路構成を示すブロック図である。

【図２】同第１の実施形態における定着装置の概略を示
す断面図である。

【図３】同第１の実施形態において定着部材として無端
ベルトを用いる場合の定着装置を示す断面図である。

【図４】同第１の実施形態において定着ローラ及び補助
加熱ローラを用いる場合の定着装置を示す断面図であ
る。

【図５】同第１の実施形態の全体を示す断面図である。

【図６】本発明の第６の実施形態における定着装置を示
す断面図である。

【図７】本発明の第７の実施形態における定着装置を示
す断面図である。

【図８】同第７の実施形態において定着部材として無端
ベルトを用いる場合の定着装置を示す断面図である。

【図９】上記第１の実施形態における定着装置の温度上
昇カーブを示す特性図である。

【図１０】本発明の第２の実施形態において立ち上がり
時までの定着装置に供給される電力と定着装置の温度の
変化を示す特性図である。

【図１１】同第２の実施形態における定着装置の回路構
成を示すブロック図である。

【図１２】本発明の第３の実施形態における定着装置の
回路構成を示すブロック図である。

【図１３】本発明の第７の実施形態における定着装置の
回路構成を示すブロック図である。

【図１４】本発明の第８の実施形態における定着装置の
第２ヒータを示す正面図である。

【図１５】本発明の第９の実施形態における定着装置の
第２ヒータを示す正面図である。

【符号の説明】

１ 定着ローラ ２ 加圧ローラ ３ 第１ヒータ ４ 第２ヒータ ４ａ ガラス管 ４ｂ 電熱線 ４ｃ ガス ５ 温度センサ ８ 定着ベルト １２ 入力回路 １３ ＣＰＵ １４ ドライバ １５ スイッチ １６ 商用電源 １７、１７ａ、１７ｂ コンデンサ １８ 充電装置 １９ 電気絶縁層 ２０ 発熱抵抗体 ２１ 定着部材兼第２ ヒータ ２２ 面状発熱抵抗体からなる導電性定着ベルト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 馬場 聡彦 東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式 会社リコー内 (72)発明者 大嶋 清 東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式 会社リコー内 (72)発明者 黒高 重夫 東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式 会社リコー内 (72)発明者 菊地 尚志 東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式 会社リコー内 (72)発明者 由良 純 東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式 会社リコー内 (72)発明者 池上 廣和 東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 2H033 AA30 AA42 BA11 BA25 BA30 BA35 BB01 BB18 BB19 BB28 CA07 CA44 3K058 AA02 AA11 BA18 DA02 DA25

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シート状の記録媒体上に形成されているト
   ナー画像を該記録媒体に定着させる定着装置において、
   電力の供給を受けることによって発熱する熱源と、この
   熱源によって加熱される定着部材及び／又は加熱部材
   と、前記熱源に電力を供給する駆動手段とを有し、この
   駆動手段は、充電可能なコンデンサと、商用電源から給
   電され前記コンデンサを充電する充電器とを備え、前記
   熱源は、商用電源から電力供給を受ける第１ヒータと、
   立ち上がり時に前記コンデンサから電力供給を受ける第
   ２ヒータとを含む少なくとも２本のヒータを有し、前記
   コンデンサの静電容量と最高使用電圧は前記定着部材及
   び／又は前記加熱部材が定着可能温度から前記記録媒体
   の発火温度に達する間に前記コンデンサの電気エネルギ
   ーの大部分が消費されるような静電容量と最高使用電圧
   としたことを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】シート状の記録媒体上に形成されているト
   ナー画像を該記録媒体に定着させる定着装置において、
   電力の供給を受けることによって発熱する熱源と、この
   熱源によって加熱される定着部材及び／又は加熱部材
   と、前記熱源に電力を供給する駆動手段とを有し、この
   駆動手段は、充電可能なコンデンサと、商用電源から給
   電され前記コンデンサを充電する充電器とを備え、前記
   熱源は、商用電源から電力供給を受ける第１ヒータと、
   立ち上がり時に前記コンデンサから電力供給を受ける第
   ２ヒータとを含む少なくとも２本のヒータを有し、前記
   定着部材及び／又は前記加熱部材の熱容量をｃ、前記第
   ２ヒータの効率をα、前記第１ヒータの電力をＷ_１、前
   記定着部材及び／又は前記加熱部材が定着可能温度から
   前記記録媒体の発火温度に到達するまでの時間をｔ_１と
   したとき、前記コンデンサの静電容量Ｃと最高使用電圧
   Ｖは、 【数１】 を満足する静電容量と最高使用電圧としたことを特徴と
   する定着装置。
3. 【請求項３】請求項２記載の定着装置において、前記コ
   ンデンサの静電容量Ｃと最高使用電圧Ｖは、定着温度を
   Ｔ_１、環境温度をＴ_０、立ち上がり時間をｔ_２としたと
   き、 【数２】 を満足する静電容量と最高使用電圧としたことを特徴と
   する定着装置。
4. 【請求項４】シート状の記録媒体上に形成されているト
   ナー画像を該記録媒体に定着させる定着装置において、
   電力の供給を受けることによって発熱する熱源と、この
   熱源によって加熱される定着部材及び／又は加熱部材
   と、前記熱源に電力を供給する駆動手段とを有し、この
   駆動手段は、充電可能なコンデンサと、商用電源から給
   電され前記コンデンサを充電する充電器とを備え、前記
   熱源は、商用電源から電力供給を受ける第１ヒータと、
   立ち上がり時に前記コンデンサから電力供給を受ける第
   ２ヒータとを含む少なくとも２本のヒータを有し、前記
   定着部材及び／又は前記加熱部材の熱容量をｃ、前記第
   ２ヒータの効率をα、前記第１ヒータの電力をＷ_１、定
   着温度をＴ_１、環境温度をＴ_０、立ち上がり時間をｔ_２
   としたとき、前記コンデンサの静電容量Ｃと最高使用電
   圧Ｖは、 【数３】 を満足する静電容量と最高使用電圧とし、かつ、前記定
   着部材及び／又は前記加熱部材が定着可能温度から前記
   記録媒体の発火温度に達する間に前記コンデンサの電気
   エネルギーの大部分が消費されるような静電容量と最高
   使用電圧としたことを特徴とする定着装置。
5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれか１つに記載の定着
   装置において、前記定着部材及び／又は前記加熱部材の
   熱容量をｃ、前記第２ヒータの効率をα、前記第１ヒー
   タの電力をＷ_１、定着温度をＴ_１、環境温度をＴ_０、立
   ち上がり時間をｔ_２としたとき、前記コンデンサの静電
   容量Ｃと最高使用電圧Ｖは、 【数４】 を満足する静電容量と最高使用電圧としたことを特徴と
   する定着装置。
6. 【請求項６】請求項１〜５のいずれか１つに記載の定着
   装置において、ｃ＜５５［Ｊ／Ｋ］であることを特徴と
   する定着装置。
7. 【請求項７】請求項１〜６のいずれか１つに記載の定着
   装置において、立ち上がり時間ｔ_２が電源投入から当該
   定着装置への記録媒体の到達までの最短時間以内である
   ことを特徴とする定着装置。
8. 【請求項８】請求項１〜７のいずれか１つに記載の定着
   装置において、少なくとも前記第２ヒータが面状発熱抵
   抗体であることを特徴とする定着装置。
9. 【請求項９】請求項１〜７のいずれか１つに記載の定着
   装置において、少なくとも前記第２ヒータが定着部材も
   しくは加圧部材自体であり、この定着部材もしくは加圧
   部材自体が面状発熱抵抗体であることを特徴とする定着
   装置。
10. 【請求項１０】請求項１〜７のいずれか１つに記載の定
    着装置において、少なくとも前記第２ヒータはガラス管
    内に電熱線を有する輻射ヒータであることを特徴とする
    定着装置。
11. 【請求項１１】請求項１０記載の定着装置において、少
    なくとも前記第２ヒータはガラス管内のガスがクリプト
    ンもしくはキセノンを主成分とする輻射ヒータであるこ
    とを特徴とする定着装置。
12. 【請求項１２】請求項１０または１１記載の定着装置に
    おいて、少なくとも前記第２ヒータは輻射ヒータでフィ
    ラメントの定常時における色温度が２５００Ｋ以上であ
    ることを特徴とする定着装置。
13. 【請求項１３】請求項１０、１１または１２記載の定着
    装置において、少なくとも前記第２ヒータは輻射ヒータ
    で前記ガラス管内に封入されるガスの全圧が１気圧より
    大きいことを特徴とする定着装置。
14. 【請求項１４】トナー画像をシート状記録媒体上に形成
    し、この記録媒体上のトナー画像を定着装置で定着させ
    る画像形成装置において、前記定着装置として請求項１
    〜１３のいずれか１つに記載の定着装置を用いたことを
    特徴とする画像形成装置。